102-144_iz_168_referaty_KMU
.pdf
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
УДК 621.391.14;
А.И. СОКОЛОВ, В.В. МАТВЕЕВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электропри-
бор», С.-Петербург). Применение метода эмпирической модовой декомпозиции сиг-
нала в задачах обработки информации. Описан метод эмпирической модовой декомпозиции сигнала, в основе которого лежит предположение, что любой сигнал представляет собой сумму некоторого числа колебаний, переменной амплитуды и частоты, но для которых в каждый момент времени единственным образом определена мгновенная частота. Алгоритм эмпирической модовой декомпозиции решает задачу разбиения сигнала на такие составляющие, называемые эмпирическими модовыми функциями или эмпирическими модами. В работе рассмотрены особенности и возможные области применения метода эмпирической модовой декомпозиции. На методическом примере проанализированы периодограммы модовых функций. Эффективность метода эмпирической модовой декомпозиции оценена по результатам обработки натурных данных и математического моделирования.
УДК 621.37
А.Э. МЕДИНА ПАДРОН (ГУАП, С.- Петербург). Исследование адаптивного фи- нитно-спектрального алгоритма обработки навигационной информации. В работе проводится сравнительный анализ точности оценивания навигационных параметров летательного аппарата с помощью фильтра Калмана и адаптивного финитноспектрального алгоритма обработки информации, основанного на дискретном разложении сигнала в ряд Карунена-Лоэва, в условиях априорной неопределенности модели измерения. На основании финитно-спектрального алгоритма оценивается погрешность фильтра Калмана, вызванная неточностью модели измерения В результате проведенного исследования было установлено, что финитно-спектральный алгоритм, не требующий знания корреляционной функции для полезного сигнала, по точности приближается к фильтру Калмана после завершения времени адаптации, зависящем от интервала корреляции полезного сигнала.
УДК 681.5.09
В.Б. УСПЕНСКИЙ (ЗАО «ЛАЗЕКС», г. Долгопрудный), А.А. ЖИХАРЕВА, Е.Н. БОЧКОВА, М.С. МАКАРОВ (Московский физико-технический институт (ГУ), г.
Долгопрудный). Разработка методов обнаружения, локализации и компенсации от-
казов лазерных гироскопов в навигационных системах на основе использования дополнительных микрогироскопов. Рассмотрена задача диагностики и компенсации отказов лазерных гироскопов в навигационной системе, дополненной тройкой микрогироскопов, и показана возможность достижения точности выработки углов тангажа и крена с допустимой погрешностью не более 2˚ при отказе одного лазерного гироскопа. Моделирование с использованием натурных данных лазерных гироскопов показало целесообразность применения изложенных методов.
УДК 621.391.172
А.Б. ТОРОПОВ, А.С. ДОЛНАКОВА, В.А. ВАСИЛЬЕВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн
«ЦНИИ «Электроприбор», С.-Петербург). Зависимость предельно достижимой точ-
ности оценивания параметров случайного процесса от вида используемого форми-
рующего фильтра. В рамках байесовской постановки рассматривается задача оценивания параметров случайного процесса, как задача нелинейной фильтрации. Исследуется зависимость точности оценивания параметров от способа описания процесса. Отмечается, что потенциальная точность, соответствующая точности оптимального алгоритма, не зависит от способа описания процесса, определяемого используемым формирующим фильтром.
В то же время показано, что предельно достижимая точность оценивания, отыски-
122 |
Гироскопия и навигация |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
ваемая с использованием неравенства Рао-Крамера, может существенным образом меняться в зависимости от вида формирующего фильтра. Этот факт иллюстрируется на примере оценивания параметров винеровского и узкополосного марковского процессов. Приводятся результаты расчета предельно достижимых точностей оценивания для двух моделей винеровского и узкополосного процессов и проводится их сопоставление.
Работа проводится при поддержке гранта РФФИ 14-08-00347.
УДК 629.7
Ю.Л. СИЕК, Е.В. ХУТОРНАЯ (СПбГМТУ). Алгоритм начальной выставки системы пространственной ориентации подводного робота. Решается задача начальной выставки системы пространственной ориентации, заключающаяся в определения угловых скоростей и углов крена и дифферента подводного робота на подвижном основании по измерениям составляющих угловой и линейной скорости, получаемым от носителя робота. В работе приводится нелинейная математическая модель решаемой задачи. Для повышения точности и снижения длительности начальной выставки в бортовой вычислительной среде подводного робота предложено реализовать алгоритм нелинейной фильтрации. Разработаны модели системы и наблюдения вектора состояний. Нелинейная фильтрация реализована на основе алгоритме инвариантного погружения, отличающегося от алгоритма обобщенного фильтра Калмана способом вычисления ковариационной матрицы ошибок оценивания. В докладе приводится описание алгоритмической структуры процесса оценивания, ее элементов и имитационной модели, позволяющей оценить точность и длительность начальной выставки.
УДК 629.5.
С.Ю. САКОВИЧ (СПбГМТУ). Определение параметров движения подводного робота по видеоданным. В докладе рассматриваются подходы использования видеоданных, получаемых от системы технического зрения подводного робота, для решения задач поиска, ориентации и управления движением. Такой подход рационален в случаях пространственного маневрирования вблизи дна и организации локальных режимов движения. Видеоданные используются для поиска и идентификации интересующих объектов и участков дна. Как источник оперативной информации система видеонаблюдения объединяет несколько камер установленных на корпус подводного робота в систему стереоскопического зрения. По результатам обработки изображений определяются характерные признаки на каждом кадре видеопотока, в качестве которых используются особые точки или контура объектов. Данные, полученные с различных камер, используются для вычисления кинематических параметров, на основе которых решается задача управления движением подводного робота. Приведены результаты имитационного моделирования процесса видеонаблюдения за участком дна.
УДК 535.016, 681.2.083
Д.Ю. КРЫСИН, Е.О. ЛОГИНОВА (ГУАП, С.-Петербург). Применение времяпро-
летных камер для определения пространственного положения объекта вблизи водной поверхности в широком диапазоне условий внешней среды. Приведены ре-
зультаты экспериментов в натурных условиях по исследованию возможности применения времяпролетных PMD-камер для определения пространственного положения объекта вблизи (0,2-5 м) водной поверхности в широком диапазоне условий внешней среды. Приведены характеристики используемой экспериментальной установки. Проведен анализ полученных дальнометрических изображений водной поверхности. Представлены алгоритмы обработки и анализа изображений, обеспечивающие определение пространственного положения объекта относительно водной поверхности. Обоснован вы-
№ 2 (85), 2014 |
123 |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
бор информативных признаков. Дополнительно показана возможность определения параметров волнения водной поверхности. Проанализировано влияние точности калибровки камер. Полученные результаты могут быть полезны при решении задач измерения высоты движения объекта над водной поверхностью, определения параметров морского волнения и измерения уровня жидкости.
Секция «ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ НАВИГАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ»
УДК 629.12.054
О.О. ВЕЛИЧКО (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», С.-Петер-
бург). Волномерные буи для измерения параметров морского волнения: современное состояние и особенности метрологического обеспечения. Измерение параметров волнения является важной частью обеспечения безаварийной работы многих морских сооружений, таких как морские порты, исследовательские и буровые платформы и др. В работе произведен обзор современных волноизмерительных приборов, проанализированы основные принципы и особенности работы волномерных буев, представлена классификация волноизмерительных средств согласно проведенному анализу.
Отмечается, что метрологическое обеспечение создания волномерных буев имеет свои особенности. Так, поскольку первичным преобразователем при измерении волнения является сам корпус буя, то при расчете суммарной погрешности необходимо учитывать кинематику движения буя по поверхности волны. Дополнительный вклад вносят погрешности датчиков, входящих в состав измерительной аппаратуры буя. Кроме того, основная сложность метрологического обеспечения измерителей волнения – отсутствие эталонного прибора. В связи с этим, в работе сформулированы основные особенности метрологического обеспечения измерения параметров волнения и обозначены возможные пути их реализации.
Работа выполнена при поддержке гранта РРФИ 14-08-00308-а.
УДК 629.127.4
И.С. ПЫТКИНА, Ю.И. ЖУКОВ (СПбГМТУ). Математическая модель резервной системы управления движением малогабаритного подводного аппарата. Работа телеуправляемого подводного аппарата в ряде случаев может приводить к экстремальным ситуациям и потере связи с оператором. Для спасения аппарата предлагается перевести его в автономный режим управления и использовать резервную систему. Исследованию математической модели резервной системы и посвящен доклад.
Предложена структура резервной системы управления движением, обеспечивающая пространственное маневрирование малогабаритного подводного аппарата и его возврат в место старта, с использованием минимального числа измерителей кинематических параметров. В состав измерительного блока системы входят только измеритель компонент вектора угловой скорости и измеритель его глубины погружения. Разработана математическая модель системы. Проведено математическое моделирование с использованием программного пакета Simulink (MatLAB). Исследованы режимы управляемого движения подводного аппарата.
УДК 629.73.02; 629.73.05/06
П.В. КОНОВАЛОВ (ФГУП «СПбОКБ «Электроавтоматика» имени П. А. Ефимо-
ва»). Особенности формата хранения метрических данных для использования в бортовых системах картографической информации. Рассматривается формат записи метрических данных, используемых при построении индикационного кадра, выводимого на экран бортовой системы картографической информации.
124
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
Ресурсоёмкость обработки информации о положении летательного аппарата в пространстве и условиях перелёта затрудняет использование геоинформационных систем в составе бортового оборудования. Предложен подход к повышению быстродействия бортового оборудования, заключающийся в разработке специальных форматов хранения данных для обеспечения быстрого доступа к ним.
Метрические данные являются частью цифровой модели местности и представляют собой координаты точек, определяющих местоположение и очертания объектов. Для кодирования используются условная система координат и условная единица координат. Рассмотрены варианты описания цифровой модели местности с разбиением на условные участки квадратной формы. Описаны особенности формирования метрики в зависимости от формы и размера объекта местности.
УДК 681.5.017
Д.С. ЧУЛЮК (ОАО «ЦНИИАГ», Москва). Особенности разработки программного комплекса моделирования движения аэробаллистических объектов. Рассматри-
ваются особенности реализации программного комплекса математического моделирования движения аэробаллистических объектов, заключающиеся в разбиении всей траектории полёта на отдельные этапы, в рамках которых рассчитывается только необходимый набор параметров модели. Предлагаемый механизм позволяет настраивать частоту расчёта для каждого этапа в отдельности, исходя из требований по быстродействию и точности расчёта.
УДК 517.977.1+007.51+007.52+004.932.72'1
Р.А. СЕВОСТЬЯНОВ (СПбГУ). Стабилизация движения робота при наличии транспортного запаздывания. Рассматриваются вопросы построения системы управления мобильным роботом унициклического типа, способной осуществлять стабилизацию движения при наличии запаздывания по управляющему сигналу. Синтезируется предсказывающая обратная связь по состоянию и рассматриваются вопросы ее реализации. Описываются математическая и компьютерная модели движения робота, а также компьютерная модель системы управления. Приводятся результаты экспериментов, проводимых как в условиях введения искусственного запаздывания, так и в случае реальной системы удаленного управления с использованием изображений в контуре обратной связи.
УДК 681.5
Е.В. ЛАВРОВ (ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова, С.-Петербург). Автомати-
зация процесса визуального наблюдения на судне. Предлагается метод автоматиза-
ции процесса визуального наблюдения на судне с целью повышения безопасности мореплавания.
Рассматриваются особенности комплексной оценки навигационной обстановки с использованием современных навигационных средств и визуального наблюдения на судне. Анализируются проблемы визуального наблюдения и предлагаются пути их решения. Описываются методы обеспечения панорамного наблюдения за окружающей обстановкой и повышения информативности визуального наблюдения. Приводится описание разработанных алгоритмов генерации панорамного изображения и комплексирования визуальной и не визуальной навигационной информации. Решаются задачи стабилизации изображений, сшивки панорамных изображений, обнаружения и распознавания морских объектов за счёт формирования дополненной реальности.
№ 2 (85), 2014 |
125 |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
УДК 681.3.04.78.25.37.35
К.Е. ЯКОВЛЕВ (ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия имени адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова»). Решение специальных задач Военно-Морского
Флота с использованием электронных картографических навигационных инфор-
мационных систем. Работа посвящена вопросам решения отдельных задач кораблевождения с использованием ЭКНИС. Рассмотрен состав навигационных информационных систем, установленных на гражданских судах, и состав ЭКНИС военного назначения. Рассмотрено решение на ЭКНИС «Аляска-Ч» одной из задач кораблевождения. Показаны пути решения выявленных противоречий и результаты научной работы, проведенной на кафедре штурманской службы Военно-Морского Флота в данной области.
УДК 528.5
С.В. ГАЙВОРОНСКИЙ, С.М. ТАРАСОВ, В.В. ЦОДОКОВА (ГНЦ РФ ОАО «Кон-
церн «ЦНИИ «Электроприбор», С.-Петербург), Е.В. РУСИН (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», Университет ИТМО, С.-Петербург). Определение астро-
номических координат автоматизированным зенитным телескопом. Определение астрономических координат визированием звезд в зените возможно реализовать с использованием зенитного телескопа, в котором регистрация изображения осуществляется при помощи фотоприемного устройства, что позволяет автоматизировать процесс наблюдения и, как следствие, исключить личные ошибки наблюдателя, повысить точность и оперативность астрономических определений.
В работе рассмотрены принципы построения автоматизированного зенитного телескопа, а также основные алгоритмы, с помощью которых производится начальная обработка изображения, определение координат энергетических центров изображений звезд, их идентификация, интерполяция точки зенита и определение астрономических координат. Приведены результаты натурных испытаний.
УДК 528.5
С.В. ГАЙВОРОНСКИЙ, С.М. ТАРАСОВ, В.В. ЦОДОКОВА (ГНЦ РФ ОАО «Кон-
церн «ЦНИИ «Электроприбор», С.-Петербург). Фокусировка автоматизированного зенитного телескопа по изображениям звезд. Автоматизированный зенитный теле-
скоп предназначен для определения астрономических координат точки размещения посредством наблюдения участка звездного неба. При этом регистрация изображений осуществляется при помощи фотоприемного устройства. Для обеспечения возможности использования зенитного телескопа в широком диапазоне температур, а также наблюдения слабых звезд вплоть до 11-звездной величины необходима тщательная фокусировка объектива с целью получения наилучшего отношения сигнал/шум на изображении.
В работе предложен алгоритм анализа изображения звезд, позволяющий производить фокусировку зенитного телескопа в автоматическом режиме.
УДК 528.5
Е.В. РУСИН (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», Университет ИТМО, С.-Петербург), В.В. ЦОДОКОВА (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электро-
прибор», С.-Петербург). Идентификация звезд при определении астрономических координат автоматизированным зенитным телескопом. Задача определения астро-
номических координат может быть реализована с использованием автоматизированного зенитного телескопа, в котором регистрация изображений звезд осуществляется при помощи фотоприемного устройства. Для определения астрономических координат необходимо произвести поиск объектов на изображении, определить координаты их энергетических центров, произвести идентификацию звезд по данным изображения и звезд-
126 |
Гироскопия и навигация |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
ного каталога с последующей интерполяцией точки зенита и коррекцией за наклон относительно горизонта.
От выбранного алгоритма идентификации зависит количество верно опознанных звезд и, как следствие, точность обработки данных, а также объем вычислительных затрат. В работе рассмотрены алгоритмы идентификации звезд, осуществлен их сравнительный анализ, по результатам которого выбран алгоритм, наиболее предпочтительный для использования при определении астрономических координат автоматизированным зенитным телескопом.
УДК 629.73.02; 629.73.05/.06
М.О. КОСТИШИН (ФГУП «СПбОКБ «Электроавтоматика» имени П. А. Ефимо-
ва»). Исследование влияния пиксельной структуры экрана на точность визуализа-
ции местоположения объекта в геоинформационных системах пилотируемых ле-
тательных аппаратов. Целью работы является получение зависимостей точности визуализации местоположения объекта от разрешения жидкокристаллического (ЖК) экрана средства отображения информации.
Рассмотрены различные масштабы отображения цифровой карты местности на ЖКэкране. Приведены результаты расчета цены деления одного пикселя в зависимости от технических характеристик экрана и масштаба отображения карты местности на многофункциональном цветном индикаторе. На основе произведенных расчетов построено семейство графиков ошибки точности отображения положения опорной точки объекта при использовании индикаторов с различным разрешением экрана: 6×8”; 7,2×9.6”; 9×12” для двух масштабов отображения карты: 1:0,25 км; 1:2 км.
Секция «ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ»
УДК 531.383
К.О. БАРЫШНИКОВ, М.И. КОПТЕНКОВ (Филиал ФГУП «ЦЭНКИ» - «НИИ ПМ им. академика В. И. Кузнецова», Москва). Современное состояние разработок воло-
конно-оптических гироскопов. Представлен обзор волоконно-оптических гироскопов (ВОГ), разрабатываемых и изготавливаемых в России. Рассмотрены технические характеристики и принципы построения гироскопов производства таких компаний, как Оптолинк, Физоптика, Пермская научно-производственная приборостроительная компания, ЦЭНКИ – НИИ ПМ и др. Проведен сравнительный анализ ВОГ по следующим параметрам: диапазон измеряемой угловой скорости, нестабильность нулевого сигнала, спектральная плотность мощности шума, длина световода и радиус катушки, диапазон рабочих температур.
УДК 531.383
М.И. КОПТЕНКОВ (Филиал ФГУП «ЦЭНКИ» - «НИИ ПМ им. академика В. И. Кузнецова», Москва). Особенности волоконно-оптического гироскопа на депо-
ляризованном излучении. В настоящее время при разработке волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) основное внимание уделяется повышению их точности и стабильности, а также снижению затрат на их производство. В работе рассматриваются особенности ВОГ на деполяризованном излучении. Чувствительный контур такого ВОГ выполнен в виде катушки с намотанным на неё изотропным оптоволокном, применение которого позволяет снизить себестоимость ВОГ, но приводит к необходимости обеспечения стабильности длины волны, уменьшения магнитной чувствительности и ошибок поляризации. Приводятся методы решения этих проблем применительно к ВОГ на деполяризованном излучении.
№ 2 (85), 2014 |
127 |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
УДК 629.7.054'882
М.В. АНТОНОВА (Филиал ФГУП «ЦЭНКИ» - «НИИ ПМ им. академика В.И. Кузнецова», Москва). Нелинейные составляющие математической модели погрешностей волоконно-оптического гироскопа. Основной задачей при использова-
нии волоконно-оптических гироскопов в составе навигационных приборов для систем управления средств выведения космических аппаратов, для которых характерна работа в условиях больших перегрузок, является разработка математической модели погрешностей, отражающей зависимость скорости ухода гироскопа от проекций ускорения на его оси. В работе по результатам испытаний волоконно-оптического гироскопа в поле действия единичной перегрузки (1g) разработана такая модель погрешностей. Эта модель содержит линейную составляющую, зависящую от ускорения по оси чувствительности, и нелинейные составляющие, зависящие от модуля ускорения в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности. Проведена проверка адекватности модели в условиях многократных перегрузок при испытаниях на низкочастотной вибрации с виброперегрузками до 10 ед.
Использование модели погрешностей волоконно-оптического гироскопа для алгоритмической компенсации её составляющих в составе системы управления позволит оценить возможность применения гироскопов для средств выведения.
УДК 531.383–11:681.7
А.А. ПАВЛОВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», СПбГЭТУ
«ЛЭТИ»), Л.Г. ЛИСИН, Е.И. КОНДРАТЕНКО, Д.А. ЕГОРОВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн
«ЦНИИ «Электроприбор»). Испытания покупных волоконно-оптических гироско-
пов. Важным этапом производства высокоточных гироскопических систем является входной контроль покупных чувствительных элементов. В работе представлены результаты испытаний волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) производства ЗАО «Физоптика» на одноосном поворотном стенде с термокамерой. Цель испытаний - проверка параметров ВОГ на соответствие значениям, указанным в технических условиях. На основе полученных результатов были выявлены зависимости параметров гироскопов от температуры и измеряемой угловой скорости. Кроме того, были построены модели выходных сигналов различных типов ВОГ, использование которых в алгоритмах обработки данных гироскопических систем позволит повысить стабильность выходных характеристик гироскопов и, как следствие, точность изделий на их основе.
УДК 629.7.05
Е.А. ПОПОВ (ОАО «ЦНИИАГ», Москва). Программы калибровки триады аксе-
лерометров. В ходе работ по контролю поступающих с завода-изготовителя инерциальных измерительных блоков необходимо определять смещения нулей, погрешности масштабных коэффициентов и углы взаимной ориентации осей чувствительности акселерометров. Для решения этих задач применяется методика калибровки, инвариантная относительно малых ошибок выставки датчиков на испытательном стенде и инструментальных погрешностей стенда. Основной особенностью этой методики является переход от показаний триады акселерометров (вектора) к модулю ускорения силы тяжести (скаляру).
В работе синтезированы обладающие минимальной избыточностью программы калибровки (наборы положений) ортогональной триады акселерометров инерциальной навигационной системы, которые предлагаются для использования инвариантной методики. Проведен анализ ошибок оценок параметров триады акселерометров при использовании синтезированных программ калибровки.
128 |
Гироскопия и навигация |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
УДК 621.822.175
А.А. НИКОЛАЕНКО (ФГУП «НИИ командных приборов», С.-Петербург). Гироско-
пический измеритель с автономным газовым питанием. Обсуждаются пути совер-
шенствования гироскопических измерителей с газовыми подвесами - газостатическим подвесом чувствительного элемента и газодинамической опорой ротора. Для снижения габаритно-массовых характеристик и увеличения ресурса предлагается конструкция гироскопического измерителя с автономным газовым питанием, где в качестве компрессора используется своя газодинамическая опора ротора чувствительного элемента. Проведено моделирование газодинамической опоры, которая одновременно с функцией поддержания ротора реализует функцию нагнетания газа (газодинамического компрессора) для питания газостатической опоры чувствительного элемента. Результаты предварительных испытаний макета гироскопического измерителя подтверждают возможность реализации и перспективность использования предложенной конструкции с автономным газовым питанием.
УДК 62-752.4
А.В. ДУБИНИН, К.В. СМОЛЯН, Ф.В. ТАТАРИНОВ (Филиал ФГУП «ЦЭНКИ» - «НИИ ПМ имени академика В. И. Кузнецова», Москва). Сравнительный анализ ха-
рактеристик двух вариантов динамически настраиваемых гироскопов с разными модификациями газодинамических опор ротора. Целью работы является проведение сравнительного анализа точностных параметров двух вариантов динамически настраиваемых гироскопов (ДНГ) типа КИНД05-091 разработки «НИИ ПМ имени академика В. И. Кузнецова» с разными модификациями газодинамических опор ротора.
Указанные модификации — ГДО-005 и ГДО-007 имеют полусферическую форму рабочих поверхностей радиусом соответственно 5,7 мм и 6,0 мм и различную конфигурацию системы спиральных канавок и некоторое отличие величин зазоров.
Приведены точностные параметры ДНГ для двух модификаций газодинамической опоры (ГДО), полученные на испытательном оборудовании НИИ ПМ. Проведен сравнительный анализ точностных параметров, оценено влияние на них изменения геометрии ГДО и параметров газовой среды.
Показано, что применение в ДНГ ГДО-007 при давлении гелия 600 мм рт. ст. по сравнению с ГДО-005, которая работает в среде гелия при давлении 380 мм рт. ст., ухудшает точность в два раза (до 0,10 °/ч), но при этом увеличивается радиальная несущая способность прибора с 6 g до 15 g, что расширяет область применения прибора.
УДК 531.383
П.В. РОСЛОВЕЦ, Ф.В. ТАТАРИНОВ (Филиал ФГУП «ЦЭНКИ» - «НИИ ПМ имени академика В. И. Кузнецова», «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»). Построение и исследование модели динамически настраи-
ваемого гироскопа с газодинамической опорой ротора с учётом упругой податли-
вости скоростной опоры. Цель работы − исследование возможности возникновения в динамически настраиваемом гироскопе (ДНГ) резонансных явлений на частотах кратных частоте собственного вращений ротора вследствие конечной жёсткости газодинамической скоростной опоры (ГДО).
В рамках работы для ДНГ КИНД05-091, разработанного в «НИИ прикладной механики им. академика В.И. Кузнецова», исходя из несущей способности ГДО, определены её линейные и угловая жёсткости, рассчитаны собственные частоты линейных колебаний в опоре. По методу Лагранжа 2-го рода получена математическая модель ДНГ, учитывающая угловые перемещения в ГДО. На её основе в среде Matlab Simulink построена модель датчика угловой скорости (ДУС) на ДНГ, и исследованы его частотные характеристики.
По результатам работы найдены четыре резонансные частоты ДНГ, привносимые
№ 2 (85), 2014 |
129 |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
нежёсткостью скоростной опоры. Две из них лежат вблизи частот кратных скорости собственного вращения. Показано, что на этих частотах при определённых значениях жёсткости ГДО возможны резонансные явления.
УДК 629.7.036:621.373
М.А. ТУМАНОВА, О.С. ЮЛЬМЕТОВА, А.М. ФОМИЧЕВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн
«ЦНИИ «Электроприбор», С.-Петербург), С.А. ЩЕРБАК (СПбГПУ). Технологиче-
ские аспекты формирования функциональных элементов на поверхностях узлов гироприборов. В технологии изготовления узлов гироприборов важной является операция формирования на прецизионных поверхностях различного рода функциональных элементов. Объектом исследований выступает шаровой ротор электростатического гироскопа. В качестве функциональных элементов для ротора рассматривается покрытие, обеспечение износостойкость гироузла, и контрастный рисунок, определяющий работоспособность оптоэлектронной системы съема информации в гироскопе.
Цель работы − разработка технологии с созданием специальных средств технологического оснащения, позволяющей комплексно решить проблемы формирования на поверхности ротора равномерного слоя нитрида титана методом катодно-ионной бомбардировки и последующего нанесения контрастного рисунка методом лазерного маркирования. Рассмотрены различные схемы и конструктивные особенности устройств напыления покрытия на сферические детали. Сформулированы рекомендации к параметрам процесса напыления покрытия, при учете требований на геометрию ротора, нормируемую сотыми долями микрометра. Выявлены зависимости характеристик растрового рисунка от условий формирования покрытия и режимов лазерного маркирования. Приведены результаты практического применения технологии для узлов гироскопических приборов.
Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 14-08-31097.
УДК 681.2
П.В. ДРУЖИНИН, Д.С. ЩЕРБИЦКИЙ (Филиал ФГУП «ЦЭНКИ» - «НИИ ПМ имени академика В. И. Кузнецова», Москва), С.Е. ПЕДЬ («МГТУ «Станкин», г. Москва).
Разработка оптических систем для автоматизации бесконтактных измерений параметров шероховатости поверхностей в точном приборостроении. Обеспечение качества поверхностей в точном приборостроении является актуальной задачей, так как многие эксплуатационные свойства изделий определяются шероховатостью рабочих поверхностей.
В рамках работы рассмотрены оптические методы измерения параметров шероховатости поверхности и пути по улучшению метрологических и эксплуатационных характеристик, получивших распространение средств измерений, реализующих эти методы. На примере модернизации прибора светового сечения МИС-2 рассмотрены вопросы получения и обработки изображения, повышения его качества и предложена методика расчета параметров шероховатости поверхности.
УДК 531.383
А.И. БИДЕНКО, Н.И. КРОБКА, Н.В. ТРИБУЛЕВ, В.С. ЧЕРНИЧЕНКО (МГТУ им.
Н.Э. Баумана, Филиал ФГУП «ЦЭНКИ «НИИ прикладной механики им. академика В.И. Кузнецова»). Разработка конструкции портативного гироскопа на Бозе-
Эйнштейна конденсате. Представлены результаты разработки конструкции портативного гироскопа на обобщенном эффекте Саньяка - на Бозе-Эйнштейна конденсате (БЭК) атомов Rb87. Предложен путь построения портативной системы (220 x 90 x 170 мм), включающей в себя все элементы для создания и управления БЭК: лазерные и магнитные системы, система съема информации, атомный чип.
130 Гироскопия и навигация
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
Обсуждаются основные идеи, заложенные в конструкцию, а также базовые технологии, обеспечивающие ее работоспособность: диспенсер атомов Rb87, многокамерная система, 2D и 3D лазерные системы, вакуумирование и обеспечение вакуум-прочности, система и технология снятия информации.
Секция «СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ»
УДК 004
Ю.А. АНДРЯКОВ, И.В. ЛЕМКО (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электропри-
бор», Университет ИТМО, С.-Петербург) Проектирование блоков аналоговой электроники интегральных микросхем в среде Cadence Virtuoso. Рассмотрен процесс проектирования блоков аналоговой электроники интегральных микросхем с использованием функционала пакета программ Cadence Virtuoso. Данная среда состоит из схемотехнического редактора, набора симуляторов для моделирования схем, топологического редактора и инструментария для решения задач физической верификации. Процесс проектирования осуществляется на основе библиотек элементов, предоставляемых фабрикой-изготовителем в соответствии с выбранным техпроцессом. В работе приведены примеры использования функционала среды Cadence Virtuoso.
УДК 004 А.А. ГРОШЕВА, Я.В. БЕЛЯЕВ, Д.В. КОСТЫГОВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ
«Электроприбор», С-Петербург). Проектирования систем на кристалле в среде
Cadence. Проектирование систем на кристалле является одной их наиболее сложных областей в приборостроении. На сегодняшний день для разработки систем на кристалле существует множество компаний, предоставляющих автоматизированные средства проектирования. Одной из них является мировой лидер - компания Cadence. В работе представлен обзор основных этапов проектирования систем на кристалле с использованием продуктов компании Cadence. Обсуждается влияние выбранного техпроцесса на маршрут проектирования электронных систем.
УДК 004
А.А. АНИКИНА (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», С.-Петер-
бург). Верификация кода на раннем этапе проектирования интегральных схем в программной среде Incisive компании Cadence. Одной из важнейших задач в проектировании сверхбольших интегральных схем является предельное сокращение сроков и стоимости разработки. В процессе проектирования интегральных схем возникают ошибки, требующие значительных временных ресурсов для их исправления. Применение автоматизированных методов верификации позволяет снизить временные затраты. В работе рассматриваются этапы верификации кода на примере конкретного контроллера памяти средствами Cadence Incisive, позволяющие выявить ошибки на раннем этапе проектирования и уменьшить затраты. Приводятся результаты верификации кода и его анализ.
УДК 004
Ф.С. РЯБОВ (ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», С.-Петербург). Автоматизация проек-
тирования при помощи программных продуктов ANSYS. Рассматривается методика автоматизации проектирования и построения автоматизированных рабочих мест инже- неров-проектировщиков на основе пакета программного обеспечения ANSYS EKM. Программное обеспечение ANSYS EKM предоставляет широкие возможности для автоматизация процесса проектирования типовых деталей в части выполнения проектировочных и поверочных расчетов. В работе рассмотрены подходы к созданию автоматизированных рабочих мест средствами пользовательского программирования с использованием вспомогательных языков программирования и внедрения системы управления инженерными знаниями ANSYS EKM.
№ 2 (85), 2014 |
131 |